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基于广义代数差分法的长白落叶松人工林地位指数模型 被引量：11
1
作者 牛亦龙 董利虎 李凤日 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期9-18,共10页
【目的】森林立地质量评价是森林经营的基础工作,是估计林分生长量和收获量、评价森林生产潜力及确定合理经营措施的重要依据。本文基于60株优势木和亚优势木解析木数据,采用广义代数差分法(GADA)构建了更加灵活的异形地位指数模型,为... 【目的】森林立地质量评价是森林经营的基础工作,是估计林分生长量和收获量、评价森林生产潜力及确定合理经营措施的重要依据。本文基于60株优势木和亚优势木解析木数据,采用广义代数差分法(GADA)构建了更加灵活的异形地位指数模型,为黑龙江省长白落叶松人工林立地质量的精准评价提供了依据。【方法】选择修正Weibull、Korf和Richards生长方程为基础方程,使用GADA法推导出6个差分地位指数模型,基于1994—2017年在黑龙江省调查的解析木数据,利用非线性最小二乘法进行拟合。结合拟合样本和检验样本计算R2、均方根误差(RMSE)、模拟效率和平均绝对误差等4项指标检验模型的拟合效果与预测能力,初步筛选出较优模型。通过分析比较它们的残差图、地位指数曲线簇进一步筛选出最优模型。将最优模型和使用代数差分法(ADA)推导的模型绘制地位指数曲线簇,并对地位指数为12~22 m曲线的参数、年生长量达到最大值的时间(拐点)和数值进行分析比较。【结果】基于Richards方程h=a(1-e-bt)c,设定自由参数为a=eX0,c=c2/X0,X0=1/2[lnh1+(lnh12-4c2ln(1-e-bt1))1/2]的差分地位指数模型被选为最优模型。其参数的拟合结果为b=0.0468,c2=4.6754,R2为0.9874,RMSE为0.7491,平均绝对误差为0.9040,模拟效率为97.04%。相比于使用ADA法推导的模型,采用GADA法推导的最优模型能更好地预测优势木树高生长过程。【结论】在推导地位指数模型时,根据GADA法,指定多个参数为自由参数所推导出的差分模型不仅具有良好的拟合效果,也能同时符合多条水平渐近线与曲线多形性的性质,而ADA法只能满足其中一个条件。最优模型的拟合结果表明,随着地位指数的提升,优势木树高生长曲线的渐近最大值(参数)逐渐增大,连年生长量达到最大值(拐点)的时间越早。这说明立地条件越好长白落叶松人工林优势木树高年生长量和最大值越大,且年生长量更早达到最大值。 展开更多
关键词 地位指数 广义代数差分法(GADA) 长白落叶松 人工林
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基于广义代数差分法和因子选择的杉木人工林立地质量评价 被引量：4
2
作者 龚宇浩 孙益群 +2 位作者 董晨 胡彦蓉 高威芳 《浙江农林大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1282-1291,共10页
【目的】研究浙西南杉木Cunninghamia lanceolata人工林立地质量,探究影响人工林立地质量的主要因素,为杉木人工林经营提供理论依据。【方法】以浙江省庆元县杉木人工林为研究对象,采用解析木数据,利用广义代数差分法,构建了杉木人工林... 【目的】研究浙西南杉木Cunninghamia lanceolata人工林立地质量,探究影响人工林立地质量的主要因素,为杉木人工林经营提供理论依据。【方法】以浙江省庆元县杉木人工林为研究对象,采用解析木数据,利用广义代数差分法,构建了杉木人工林地位指数模型,以此为因变量,使用随机森林算法从二类杉木小班数据中筛选出影响杉木林地位指数的主导因子,在此基础上,通过地位指数得分值确定立地质量等级,对庆元县杉木小班进行立地分类与立地质量评价。【结果】以Richards为基础构建的广义代数差分方程最符合庆元县杉木人工林的生长过程,其决定系数(R 2)为0.969,均方根误差(ERMS)为1.778,平均绝对误差(EMA)为0.400,且模型的多形曲线符合杉木林生长的生理学意义。通过随机森林的因子选择得出:影响杉木人工林地位指数的主要立地因子有地貌、腐殖质厚度、土层厚度,与传统的偏相关系数法相比,基于随机森林的因子选择具有更大的贡献度和更合理的因子非线性关系解释性。结合小班数据,以地貌、腐殖质厚度、土层厚度等3个立地因子将小班划分为17个立地类型,通过计算得分可知研究区立地质量处于中等及以上。【结论】基于广义代数差分法的地位指数模型适用于浙西南杉木人工林,与基于置换的因子选择方法筛选出的主导因子相结合能够对立地质量进行有效评价。 展开更多
关键词 杉木人工林 广义代数差分法 立地因子选择 随机森林 立地类型划分
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长白落叶松人工林优势高广义代数差分生长模型
3
作者 罗光成 何潇 +2 位作者 雷相东 吴璧芸 向玮 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1-12,共12页
【目的】以长白落叶松人工林为研究对象,探究不同立地类型的立地质量差异,实现从立地分类到立地分级,精准评价长白落叶松人工林立地质量。【方法】基于吉林省一类调查和二类调查固定样地数据,采用广义代数差分法构建林分优势高生长差分... 【目的】以长白落叶松人工林为研究对象,探究不同立地类型的立地质量差异,实现从立地分类到立地分级,精准评价长白落叶松人工林立地质量。【方法】基于吉林省一类调查和二类调查固定样地数据,采用广义代数差分法构建林分优势高生长差分模型。通过偏相关分析筛选对长白落叶松优势高生长具有显著影响的主导立地因子并形成立地类型(ST),应用K-Means算法对立地类型聚类形成立地类型组(STG),分别以ST、STG作为随机效应构建优势高生长混合效应模型,引入指数函数、幂函数、常数加幂函数消除异方差,采用一阶自回归、复合对称和自回归移动平均3种结构考虑自相关性,选出最优混合效应模型,根据立地类型组30年生的优势高进行立地分级。【结果】最优差分模型M1.1的调整决定系数(R_(a)^(2))为0.865,相对均方根误差(rRMSE)为7.756%。对林分优势高具有显著影响(P<0.01)的立地因子(偏相关系数)为海拔(0.379)、土层厚度(-0.247)、腐殖质层厚度(0.190)、坡位(0.113)、坡度(0.067),前3项为主导立地因子,形成45个立地类型。45个立地类型聚类形成5个立地类型组,考虑立地类型组的混合效应模型M1.7最优,赤池信息准则(AIC)为4402.492、贝叶斯信息准则(BIC)为4451.014,相较M1.1的AIC和BIC分别下降7.42%、7.04%。利用M1.7将5个立地类型组划分为5个立地等级,30年生的优势高依次为18.7、17.6、16.2、14.4和12.8 m。【结论】Richards、Korf、Hossfeld较其他基础模型更适宜推导差分模型;海拔、土层厚度、腐殖质层厚度是影响长白落叶松优势高生长的主导立地因子;获得立地类型与立地等级的对应表。 展开更多
关键词 广义代数差分法 长白落叶松 混合效应模型 立地质量评价
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加拿大哥伦比亚省美国黄松广义代数差分型地位指数模型 被引量：16
4
作者 赵磊 倪成才 Gordon Nigh 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期74-81,共8页
基于3种常用的理论生长模型,利用代数差分法和广义代数差分法推导8个差分型地位指数模型。模型拟合采用加拿大哥伦比亚省美国黄松林分79个临时样地的纵向剖面解析木数据和分类变量回归的参数估计方法,模型筛选采用统计指标和图形分析相... 基于3种常用的理论生长模型,利用代数差分法和广义代数差分法推导8个差分型地位指数模型。模型拟合采用加拿大哥伦比亚省美国黄松林分79个临时样地的纵向剖面解析木数据和分类变量回归的参数估计方法,模型筛选采用统计指标和图形分析相结合的方法,并着重突出了图形分析的重要性;同时,本文对于最佳模型的应用也进行了较为全面的分析研究。结果表明:1)广义差分型地位指数模型具有更高的预测性能;2)基于Hossfeld IV生长模型的广义差分型地位指数模型表现出了最佳的性能,推荐采用该模型对加拿大哥伦比亚省30～200年的美国黄松林分进行树高生长预测和立地质量分类;3)依据预测的相对误差,确定100年为最佳指数年龄。 展开更多
关键词 地位指数模型 广义代数差分法 美国黄松 指数年龄
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电梯设备安全事故率的广义代数差分预测模型 被引量：2
5
作者 晋良海 陈颖 +1 位作者 杨应柳 邵波 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期64-69,共6页
为预测电梯设备安全事故发生率,采用广义代数差分法(GADA)建立动态差分预测模型。首先,采用GADA设置多自由参数,构建系列动态差分方程;其次,采用代数差分法(ADA)设置单自由变量,构建对照方程;然后,耦合分析统计指标和图形形态,厘定电梯... 为预测电梯设备安全事故发生率,采用广义代数差分法(GADA)建立动态差分预测模型。首先,采用GADA设置多自由参数,构建系列动态差分方程;其次,采用代数差分法(ADA)设置单自由变量,构建对照方程;然后,耦合分析统计指标和图形形态,厘定电梯设备安全事故率的最优GADA预测模型;最后,利用近16年我国电梯设备安全事故数据验证分析最优预测理论模型的有效性。结果表明:我国电梯设备的安全事故发生率呈整体降低的趋势,但万台事故率的下降趋势有所减缓;采用GADA由指数方程推导的模型偏差为0.0022,均方根误差(RMSE)为0.045352,拟合度为0.8868,是最佳预测模型,预测值相对误差为5.9%。该模型可根据电梯设备登记数、万台事故数等实时数据进行更新,预测我国电梯设备的安全事故发生率。 展开更多
关键词 电梯设备 安全事故 广义代数差分法(GADA) 代数差分法(ADA) 预测模型 万台事故率
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基于潜在生产力的吉林省长白落叶松人工林立地质量评价 被引量：1
6
作者 罗光成 雷相东 +3 位作者 史景宁 何潇 向玮 李玉堂 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第1期1-10,共10页
【目的】为验证基于林分潜在生长量的立地质量评价方法的可行性,并优化此方法,采用潜在生长量法估算林分断面积和蓄积潜在生产力,为长白落叶松人工林立地质量评价和抚育经营提供科学依据。【方法】基于吉林省一类调查和二类调查局级固... 【目的】为验证基于林分潜在生长量的立地质量评价方法的可行性,并优化此方法,采用潜在生长量法估算林分断面积和蓄积潜在生产力,为长白落叶松人工林立地质量评价和抚育经营提供科学依据。【方法】基于吉林省一类调查和二类调查局级固定样地数据,采用广义代数差分法建立长白落叶松人工林优势高生长模型,根据地位指数划分立地等级。建立含立地等级哑变量的断面积和蓄积生长模型,利用黄金分割法搜索最优密度,求解潜在生产力,并通过自然稀疏线进行验证;以现实林分年龄和林分密度指数计算现实生产力;结合现实生产力和潜在生产力两者差异综合评估生产力提升空间。【结果】(1)长白落叶松人工林的优势高、断面积、蓄积生长模型拟合效果良好,调整决定系数为0.877、0.985、0.966;均方根误差为1.037 m、0.886 m^(2)/(hm^(2)·a)、9.756 m3/(hm^(2)·a);相对均方根误差为7.353%、6.588%、11.890%。5个立地等级的地位指数平均值大小为19.8、17.8、15.7、13.5和11.6 m。(2)同一林龄,断面积和蓄积潜在生产力对应的最优林分密度指数不同。基准年龄30年时断面积潜在生产力为0.861~0.941 m^(2)/(hm^(2)·a),蓄积潜在生产力为5.319~8.775 m3/(hm^(2)·a)。与近熟林、成熟林、过熟林相比,中龄林和幼龄林现实生产力与潜在生产力差异较大,表明它们具有较大的生产力提升空间。(3)在林分生长过程中,潜在生产力对应的最优密度始终不大于林分自然稀疏的最大密度。【结论】约束林分初始株数后计算的潜在生产力更符合实际,进一步验证了基于潜在生长量的立地质量评价方法的可行性。在中幼龄阶段,长白落叶松的现实生产力与潜在生产力差异显著,该差异随立地质量的下降而增大。研究结果给出了潜在生产力对应的最优林分密度,可为长白落叶松人工林的抚育经营提供依据。 展开更多
关键词 潜在生产力 现实生产力 广义代数差分法 立地质量评价 自然稀疏线
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华北落叶松人工林差分地位指数模型构建 被引量：7
7
作者 王志波 季蒙 +3 位作者 李永乐 李银祥 马世明 张海东 《林业资源管理》 北大核心 2021年第1期156-163,共8页
以阴山山地苏木山林场华北落叶松人工林为研究对象,利用43株解析木数据,基于Richards方程构建差分地位指数模型。结果表明:差分模型拟合结果明显优于基础模型,R^(2)均在0.96以上,RMSE在0.86~0.96之间,MAE在0.42以下。ADA法推导的模型,以... 以阴山山地苏木山林场华北落叶松人工林为研究对象,利用43株解析木数据,基于Richards方程构建差分地位指数模型。结果表明:差分模型拟合结果明显优于基础模型,R^(2)均在0.96以上,RMSE在0.86~0.96之间,MAE在0.42以下。ADA法推导的模型,以b或c为自由参数拟合结果要好于以a为自由参数;GADA法推导的模型,假设自由参数c与变量X_(0)成线性关系更合理。通过统计分析、残差分析和地位指数曲线簇比较,采用GADA法,假设自由参数a=e^(X_(0)),c=c_(1)+c_(2)X_(0)所推导的差分模型为最佳模型,满足生物学和统计学两方面的要求。地位指数越大,优势木树高及其连年生长量的极值也越大,到达拐点的时间也越早。研究结果可为华北落叶松人工林立地质量科学评价提供依据。 展开更多
关键词 地位指数模型 RICHARDS方程 代数差分法 广义代数差分法 华北落叶松人工林
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湖北省日本落叶松差分型立地指数模型构建 被引量：6
8
作者 李斌成 许业洲 +3 位作者 袁慧 侯义梅 李双龙 杜超群 《森林与环境学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期433-441,共9页
为了构建湖北省日本落叶松人工林立地指数模型,编制精度较高的立地指数表,为林分定向培育提供技术支撑,利用湖北省日本落叶松人工林主产区的86个标准地观测数据及优势木树干解析数据,基于Richards、Logistic、Korf、Mitscherlich以及Gom... 为了构建湖北省日本落叶松人工林立地指数模型,编制精度较高的立地指数表,为林分定向培育提供技术支撑,利用湖北省日本落叶松人工林主产区的86个标准地观测数据及优势木树干解析数据,基于Richards、Logistic、Korf、Mitscherlich以及Gompertz等常用的生长模型进行优势高生长拟合。选择拟合效果最优的Richards模型作为基础模型,分别利用代数差分法(ADA)和广义代数差分法(GADA)构建其动态指数差分模型,通过比较筛选出适合本区域的日本落叶松差分型立地指数模型。拟合结果表明,动态模型均能较好地提高拟合精度,调整后的决定系数(R2)均在0.997以上,除平均残差(MR)以外的其他各统计指标均明显优于理论模型。经过对动态模型的立地指数曲线簇进行分析,最终选择以a=exp X、c=b1+1/X为参数的GADA模型进行立地指数表的编制。经检验,GADA模型立地指数表的落点检验精度和跳级检验合格率分别为98.8%和91.5%,能够很好地反映湖北省日本落叶松生长实际,更适合评价湖北日本落叶松人工林立地质量。 展开更多
关键词 日本落叶松 代数差分法 广义代数差分法 立地指数 湖北省
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